量子互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵連接技術(shù)首次取得突破性進(jìn)展

為了成功地解決量子信息在遠(yuǎn)程傳輸過(guò)程中的損失問(wèn)題，一項(xiàng)新的研究提供了一種創(chuàng)新的方案：將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為較小的單元，再利用共享量子態(tài)將這些單元相互鏈接起來(lái)。這就意味著，量子存儲(chǔ)設(shè)備必須能夠與其他能夠生成量子信息的設(shè)備進(jìn)行有效的通信。值得慶幸的是，來(lái)自英國(guó)和德國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地構(gòu)建出了這樣一套系統(tǒng)，他們利用常規(guī)的光纖線(xiàn)路來(lái)傳輸量子數(shù)據(jù)。這項(xiàng)重要的研究成果已于近期發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》之上。

在傳統(tǒng)的電信系統(tǒng)中，信息在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)丟失的情況。為了解決這個(gè)問(wèn)題，系統(tǒng)通常會(huì)在固定的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置“中繼器”，負(fù)責(zé)讀取并重新放大信息，以保證信息能夠完整無(wú)誤地抵達(dá)最終目的地。

然而，經(jīng)典的中繼器無(wú)法直接應(yīng)用于處理量子信息，因?yàn)槿魏螌?duì)量子信息的讀取或復(fù)制操作都有可能導(dǎo)致信息的損壞。這種特性實(shí)際上也可以被視為一種優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橐坏┯腥嗽噲D“竊聽(tīng)”量子連接，就會(huì)立即破壞信息，從而引起用戶(hù)的警覺(jué)。

為了既保留這種優(yōu)勢(shì)，又能解決實(shí)際問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于糾纏光子的共享量子信息的方式。在量子網(wǎng)絡(luò)中，要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的糾纏共享，需要用到兩種設(shè)備：一種用來(lái)生成糾纏光子，另一種則用于存儲(chǔ)并允許后續(xù)的檢索操作。

該研究團(tuán)隊(duì)成功地構(gòu)建了一套系統(tǒng)，其中包含兩臺(tái)設(shè)備，它們均采用了相同的波長(zhǎng)。其中，“量子點(diǎn)”負(fù)責(zé)產(chǎn)生光子，然后將其傳輸至量子存儲(chǔ)系統(tǒng)，并將光子儲(chǔ)存在銣原子云中。通過(guò)控制激光的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)而根據(jù)需求靈活地存儲(chǔ)和釋放光子。

值得注意的是，這兩臺(tái)設(shè)備所使用的波長(zhǎng)不僅完全匹配，而且還與當(dāng)前廣泛使用的電信網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)相吻合，因此可以借助我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的常規(guī)光纖電纜進(jìn)行傳輸。

來(lái)自英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院物理系的莎拉·托馬斯博士對(duì)此表示，成功地將這兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備連接在一起，無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性一步。而德國(guó)斯圖加特大學(xué)的盧卡斯·瓦格納教授則認(rèn)為，讓遠(yuǎn)距離的節(jié)點(diǎn)甚至是量子計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)連接，將會(huì)成為未來(lái)量子網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。